2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点15铜的获取及应用学案

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2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点15铜的获取及应用学案

考点15 铜的获取及应用 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.自然界铜的存在形式以及铜的物理性质 a a ‎2.铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)‎ b b 一、铜的性质 ‎1.物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。‎ ‎2.化学性质 ‎(1)能与非金属单质反应:‎ ‎①能与S反应:2Cu+SCu2S。‎ ‎②能与O2反应:2Cu+O22CuO ‎③能与Cl2反应:Cu+Cl2CuCl2‎ ‎(2)能在潮湿的空气中生成铜绿:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。‎ ‎(3)与氧化性酸反应 ‎①与浓硫酸共热的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;‎ ‎②与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O。‎ ‎(4)与盐溶液反应(写离子方程式)‎ ‎①与硝酸银溶液:Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+;‎ ‎②与FeCl3溶液:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。‎ 二、氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与酸反应(H+)‎ CuO+2H+===Cu2++H2O Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O 与H2反应 CuO+H2Cu+H2O Cu2O+H22Cu+H2O 转化关系 ‎4CuO2Cu2O+O2↑‎ 三、氢氧化铜 ‎1.物理性质:蓝色不溶于水的固体。‎ ‎2.化学性质:‎ ‎(1)弱碱性,能与酸反应:Cu(OH)2+H2SO4===CuSO4+2H2O ‎(2)不稳定性:Cu(OH)2CuO+H2O ‎(3)弱氧化性:CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O 四、常见的铜及其化合物的颜色识记 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4‎ 白色 CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3‎ 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2‎ 蓝色 区别Cu和Cu2O的方法:向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色,则该物质为Cu2O,否则为Cu。因为Cu不能与稀硫酸反应,而Cu2O能与稀硫酸反应,方程式如下:Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O。‎ 五、铜的冶炼和应用 ‎1.冶炼:工业上主要采用高温冶炼的方法获得粗铜。再通过电解精炼,得到纯度高达99.95%~99.98%的铜。除此之外,还有湿法冶铜(Fe+Cu2+===Cu+Fe2+)和生物冶铜等方法。‎ ‎2.应用:‎ ‎(1)铜单质:导线,印刷电路板,太阳能导热管,制成合金。‎ ‎(2)硫酸铜:配成溶液可用于游泳池消毒,其溶液还用于杀灭鱼体上的寄生虫。硫酸铜为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可作为水的检验依据。‎ 六、常见金属冶炼方法 金属在自然界的存在状态如下 金属冶炼的本质是金属离子得到电子,被还原成金属原子的过程。金属活动性顺序表中的不同金属,因金属离子结合电子能力不同,所以冶炼方法不同。‎ ‎1.电解法冶炼金属(K、Ca、Na、Mg、Al)‎ 例如:电解冶炼Al、Mg、Na,其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。‎ ‎2.热还原法冶炼金属(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)‎ ‎(1)焦炭还原法。例如:C还原CuO,其化学方程式为C+2CuO2Cu+CO2↑。‎ ‎(2)一氧化碳还原法。例如:CO还原Fe2O3、CuO,其化学方程式依次为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,‎ CO+CuOCu+CO2。‎ ‎(3)氢气还原法。例如:H2还原WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为3H2+WO3W+3H2O,‎ ‎4H2+Fe3O43Fe+4H2O。‎ ‎(4)活泼金属还原法。例如:Al还原Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,‎ ‎10Al+3V2O56V+5Al2O3。‎ ‎3.热分解法(Hg和Ag)‎ 例如:2HgO2Hg+O2↑,2Ag2O4Ag+O2↑。‎ 用热分解冶炼法冶炼金属的特点:金属元素的金属性弱,金属元素的原子不易失去电子,其金属离子容易得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性较差。‎ ‎4.物理法 化学性质很稳定的金属如Au、Pt等,在自然界中呈游离态,用物理方法即可得到。‎ ‎【例1】 下列制备金属单质的方法或原理正确的是(  )‎ A.在高温条件下,用H2还原MgO制备单质Mg B.在通电条件下,电解熔融Al2O3制备单质Al C.在通电条件下,电解饱和食盐水制备单质Na D.加强热,使CuO在高温条件下分解制备单质Cu ‎【解析】 A.Mg单质通过电解熔融氯化镁制得,故错误;B.Al的制备原理正确;C.Na单质通过电解熔融氯化钠制得,故错误;D.Cu单质通过热还原法制得,故错误。‎ ‎【答案】 B ‎【提炼】 本题考查的是金属冶炼。金属冶炼可以通过金属活动性顺序表进行记忆 ‎【例2】 在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶,再加入下列物质,铜粉溶解的是(  )‎ ‎①FeCl3 ②Fe2O3 ③Cu(NO3)2 ④KNO3‎ A.只有①或② B.只有②或④‎ C.只有①或②或③ D.①②③④中任意一种 ‎【解析】 Cu和稀硫酸不反应,故Cu不溶解,加入①FeCl3,Fe3+可与Cu单质发生反应,Cu溶解;加入②Fe2O3,Fe2O3先和硫酸反应生成Fe3+,Cu单质再与Fe3+反应溶解;加入③Cu(NO3)2或④KNO3,Cu溶解于HNO3中。故加入这四种物质Cu均溶解。‎ ‎【答案】 D ‎【提炼】 本题考查的是Fe与Cu及其化合物的转化关系,应从离子角度理解Cu在溶液中与其他物质的反应。‎ ‎【例3】 铜在自然界存在于多种矿石中,如:‎ 矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石 主要成分 CuFeS2‎ Cu5FeS4‎ Cu2S CuCO3·Cu(OH)2‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)上表所列铜化合物中,铜的质量分数最高的是________。‎ ‎(2)工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应:2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是____________。‎ ‎(3)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。‎ 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除铜器表面的铜绿 Ⅰ对;Ⅱ对;有 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对;Ⅱ对;有 C 铁比铜活泼 立在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈 Ⅰ对;Ⅱ对;有 D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为 白色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作 游泳池的消毒剂 Ⅰ错;Ⅱ对;无 ‎【解析】 (1)铜的质量百分含量即铜的质量占硫化铜质量的百分比,经分析知Cu2S中铜的质量分数最高。‎ ‎(2)氧化剂在氧化还原反应过程中化合价下降,对于上述反应,化合价下降的是Cu元素,所以两个反应物都是氧化剂。‎ ‎(3)A.铜绿的化学式和孔雀石相同,又称碱式碳酸铜,可以与盐酸反应,所以陈述Ⅰ、Ⅱ对,且有因果关系;B.铜表面形成的氧化膜是疏松的,也不可以用来盛放浓硫酸,Fe单质可以,所以陈述Ⅰ、Ⅱ都错;C.陈述Ⅰ正确,陈述Ⅱ错误,Fe与Cu形成原电池加快腐蚀速率;D.陈述Ⅰ错误,是化学变化,陈述Ⅱ对,利用的是蛋白质在重金属盐中变性的原理。‎ ‎【答案】 (1)Cu2S (2)Cu2O,Cu2S (3)AD ‎【提炼】 本题主要考查Cu及其化合物的性质与应用和氧化还原反应的相关知识点。‎ ‎【例4】 为探究不溶性盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:‎ 已知各步反应所需试剂均过量,请回答:‎ ‎(1)X的化学式为____________________________。‎ ‎(2)写出X与稀硫酸反应的离子方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(3)红色固体B的硫酸盐溶液与纯碱溶液反应能得到X,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】 (1)根据盐X分解得混合气体和黑色固体可知,黑色固体中存在金属元素;黑色固体与CO反应得红色固体B,推测金属为Cu,即B为Cu,黑色固体即为氧化铜;通过计算可知,n(Cu)=3.20/64=0.05 mol,根据元素守恒可知黑色固体n(CuO)=0.05 mol;混合气体1.68 g通过无水CaCl2质量减少至1.32 g可知,混合气体中有n(H2O)=(1.68-1.32)/18=0.02 mol;剩下的1.32 g气体能与Ba(OH)2反应生成白色沉淀5.91 g,该气体为CO2气体,白色沉淀为BaCO3,n(CO2)=0.03 mol。根据元素守恒可得X的化学式为2Cu(OH)2·3CuCO3。(2)可以看成盐和碱分别与酸的反应即可得到答案。(3)根据元素守恒配平即可。‎ ‎【答案】 (1)Cu5(OH)4(CO3)3或2Cu(OH)2·3CuCO3‎ ‎(2)Cu5(OH)4(CO3)3+10H+===5Cu2++7H2O+3CO2↑‎ ‎(3)5CuSO4+7Na2CO3+4H2O===Cu5(OH)4(CO3)3↓+5Na2SO4+4NaHCO3‎ ‎【提炼】 本题属于元素推断题,考查的是元素化合物的性质。元素推断题一般解题步骤,第一步定性判断:通过特殊现象或颜色推测元素种类;第二步定量计算加以证实:计算每种元素所含的物质的量,结合题意信息得出未知物的化学式。保持对数据的敏感性一定程度上对判断元素种类有很大帮助,比如红色固体3.2 g,刚好是铜相对分子质量的0.05倍,而且铜颜色也吻合,包括前面的黑色固体是CuO也吻合。‎
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